环境舒适度对酥性饼干吸湿特性的影响

环境舒适度对酥性饼干吸湿特性的影响

在运输和储存过程中，由于环境湿度的潮湿，坚果的水位变软，从而降低。因此，我们调查了干果的湿特性，并为它们提供了更可靠的防潮包装保护。这是一个非常重要和重要的问题，中国目前的研究还很少。本文以酥性饼干为研究对象,研究环境温度、相对湿度对其平衡含水率的影响,借助已有等温度吸湿模型,比较获得可用于描述酥性饼干产品的等温吸湿模型。在此基础上,推导用于这类饼干产品防潮包装保质期的预测模型。1对食品等温吸附特性的研究食品、金属等都是容易吸收水分或在表面吸附水分,引起潮解、长霉或腐蚀的产品,为使对上述产品的防潮包装达到良好的效果,则需要对被包装产品的吸湿特性进行充分的了解。研究食品平衡含水率与环境相对湿度关系的等温吸附理论成为世界各国学者研究关注的焦点。经过大量的研究,相继提出了许多用于描述食品水分等温吸附特性的模型,但是没有一个模型能够对整个水分度范围给出精确的结果。其中常用于评价食品平衡含水率的经验模型主要有以下四种:1.1标准偏差模型1967年,Thompsom在测定了玉米等多种物料的平衡含水率后对著名的Henderson原始模型进行了修正,得出如下数学模型:1.2标度锁pmcp模型1.3osin模型的发展1946年,Oswin经过对农作物平衡含水率的研究提出Oswin模型,后来经过学者研究发现,模型中的常数与温度呈线性关系,从而对Oswin模型进行了修正,得到如下模型:1.4数学模型的建立Halsey通过对多层分子凝缩作用的理论研究,于1978年,通过多次实验研究修正后,得出如下的数学模型:式中,RH—环境相对湿度,%;T—绝对温度,K;M—物料平衡含水率,%;A、B、C-与物料性质相关的常数。2材料和方法2.1bopp/vmcpp复合材料的制备香浓奶酥饼干由苏州一食品厂提供,生产日期为2007年8月29日,单包质量为100g,用BOPP/vmCPP复合材料包装。THS-AOC-100AS恒温恒湿实验机庆声科技有限公司;DHS-20红外水分测定仪上海天平厂。2.2平衡含水率称取质量为2.500g的饼干试样三份,分别置于质量已知的干燥玻璃皿(加盖)内,并称取记录成套玻璃皿及内装试样的总质量。将其一同放进设定好温湿度条件的恒温恒湿箱内,打开盖子,将其斜撑在玻璃皿边缘,保证内装试样与环境充分接触。温度条件设定为:25、32、42℃;湿度条件设定为:15%、25%、35%、45%、55%、70%、80%、90%。参照GB/T5009.3-2003《食品中水分的测定》中的方法,每隔1h加盖取出试样称量一次总质量,直至前后两次的质量之差小于0.001g时,认为此时内装饼干的含水量已达到平衡。将试样迅速转移到红外水分测定仪的铝质托盘上,进行含水率的测定并记录数据。试样平衡含水率的计算公式为:其中mi-试样烘干前的质量(g);mj-试样烘干后的质量,即干物质的质量(g)。实验测出酥性饼干在不同温湿度条件下的平衡含水率,绘制其等温吸湿特性曲线。3湿度对饼干等温稳定性的影响在三个温度条件下,实验测出的各个湿度饼干的平衡含水率数据如图1所示。从图1中的曲线可以看出,总体上温度对饼干的吸湿特性曲线影响不显著。三个实验温度下,湿度从15%~90%的范围内,饼干的平衡含水率在1.94%~16.20%的区域内,其等温吸湿特性曲线呈反S型。即在同一温度条件下,饼干的平衡含水率随湿度的增大,呈现先缓慢增加再迅速增加的趋势;另外,在低湿度范围内(约30%以下),环境温度越高,饼干的平衡含水率越低,相反,在湿度高于30%的范围里,温度越高,饼干的平衡含水率也越高。4模型拟合度评价本文使用上述的4种三参数的经验模型与实验所得的数据点进行拟合,得到的方程中各个参数以及评价指标见表1。利用Matlab编程计算后给出的SSE(误差平方和)、RMSE(标准差)、R-squre(协同因素)以及AdjustedR-squre4个评价指标对各模型的准确度进行评价,其中前两个指标值越接近“0”,模型拟合效果越好,后两个则是越接近“1”,模型拟合效果越好。在25℃时四个模型的拟合图形见图2。将拟合得到的4个评价指标进行整理,综合考虑4个模型对实验数据的拟合程度,最好的均为MOS模型。所以可以得出结论,MOS模型是最适合用于描述本实验饼干的吸湿特性曲线的模型,即酥性饼干的吸湿特性曲线模型为:拟合结果如图3,相关系数可达0.99以上。5采用p-2/wsop/p-nh3-包装工艺模型根据费克第一扩散定律与亨利定律可以得到:式中:m-水蒸气在单位时间(s),单位面积(cm2)上的渗透量,cm3/(s·cm2);P-水蒸气透过包装材料的渗透系数,g·cm/(cm2·s·kPa);p1、p2-包装材料外侧、内侧的压强,Pa;d-包装材料厚度,cm。另外,水蒸气渗透量(透湿率)qMW与m之间的关系为:式中:S-包装总面积,cm2;t-时间,s。则由式(11)与(12)可得:又有p1-p2=pθ·Δh%=pθ·(RH1-RH2)代入式(13)得:式中:pθ-θ℃时的饱和水蒸气压强,kPa;Δh%-包装材料两侧的相对湿度差,%;RH1、RH2-包装外测、内测的相对湿度,%。求导得到含水率随时间的变化率为:将式(10)代入得:整理积分得到饼干的防潮包装保质期预模型:式中:q1-初始透湿量,g;q2-临界透湿量,g。6饼干透湿系数及初始含水率的测定利用上述推导出的预测模型式(18),对市售100g香浓奶酥饼干的保质期进行理论值的计算,存条件为25℃,相对湿度65%。使用的包装材料BOPP/vmCPP,经国家轻工业包装制品质量监督测中心测得Bopp/vmCPP的透湿系数为0.51×10-1g·cm/cm2·s·Pa,薄膜厚